guayaquil ecuador 2018 - 2019repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/39963/1/bcieq... · del...
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
CARRERA DE QUÍMICA Y FARMACIA
SEMESTRAL
TEMA:
DISEÑO DE UN NUEVO PROTECTOR SOLAR A BASE DE CRISTALES
LÍQUIDOS UTILIZADOS COMO SISTEMAS DE LIBERACIÓN
PROLONGADA
TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO COMO REQUISITO PREVIO
PARA OPTAR POR EL GRADO DE QUÍMICA Y FARMACÉUTICA
AUTORA
ANDREA IVETTE MAQUILÓN SANTILLÁN
TUTOR
FERNANDA KOLENYAK DOS SANTOS PhD.
GUAYAQUIL – ECUADOR
2018 - 2019
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
Dedicatoria:
Dedico mi tesis a mi madre y a mi hermana que me han enseñado que en
esta vida nada es imposible, que los obstáculos son capaces de sobrellevar
y que solo son para hacernos más fuertes cada dia, lección de vida que
nunca olvidaré.
XII
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar agradezco a Dios por todo lo que me proporciona y
todas las oportunidades, por guiarme en el transcurso de mi vida y
poder culminar una etapa de mi vida con éxito.
A mis queridos padres por darme la motivación, el amor de seguir
adelante y el apoyo para alcanzar mis metas.
A La Dra. Fernanda Kolenyak por ser mi tutora, docente y amiga de
todo corazón gracias por todo.
A mis amigos BCN por incentivarme y auxiliarme cuando más lo
necesite.
A la “Universidad Estadual Paulista (UNESP- Araraquara, Brasil)
donde se realizaron diferentes análisis la cual sin ellos no
hubiésemos avanzado nuestro proyecto.
XIII
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .......................................................................................1
CAPITULO I ..............................................................................................3
I.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................3
I.2 Problema: ..........................................................................................3
I.3 Hipótesis:...........................................................................................3
I.4 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA .....................................................4
I.5 OBJETIVOS .........................................................................................5
I.5.1 Objetivos generales .........................................................................5
I.5.2 Objetivos específicos ......................................................................5
CAPITULO II .............................................................................................6
MARCO TEÓRICO ....................................................................................6
II.1 El sol: ...............................................................................................6
II.1.1 La radiación solar: ......................................................................6
II.1.2 Rayos UV: ..................................................................................7
II.1.3 Índice de la radiación solar. ........................................................9
II.1.4 Riesgos de exposición prolongada ...........................................11
II.2. Piel ................................................................................................13
II.2.1 Capas de la piel ........................................................................13
II.2.2 Fototipos: .................................................................................16
II.3 Fotoprotectores ..............................................................................18
II.3.1 Medidas de protección solar: ....................................................19
II.3.2Factor de protección solar (SPF): ..............................................20
XIV
II.3.3 Mecanismo de acción de los protectores solares. ....................21
II.4 Cristal líquido: .................................................................................23
II.4.1Fase lamelar .............................................................................23
II.4.2 Fase hexagonal: .......................................................................24
II.4.3 Fase cúbica: .............................................................................25
II.4.4 Ventajas ...................................................................................25
CAPITULO III ..........................................................................................26
METODOLOGÍA......................................................................................26
III.1 Preparación de los cristales líquidos ..............................................26
III.2 Microscopía de luz polarizada .......................................................26
III.3 Calorimetría diferencial de barrido (DSC) ......................................26
III.4Determinación in vitro del Factor de Protección Solar (FPS) ..........27
III.5 Diseño de la crema protectora solar ..............................................27
III.6 Estudios de Permeabilidad y retención cutánea in vitro. ................27
CAPITULO IV ..........................................................................................28
RESULTADOS ........................................................................................28
IV.1 Preparación de los cristales líquidos .............................................28
IV.2 Microscopía de luz polarizada (PLM) ............................................28
IV.3 Calorimetría diferencial de barrido (DSC .......................................30
IV.4 Determinación in vitro del Factor de Protección Solar (FPS) .........31
IV.5 Microscopia de luz polarizada de la crema protectora solar ..........33
IV.6 Estudios de Permeabilidad y retención cutánea in vitro.................33
CAPITULO 5 ...........................................................................................36
V.1 Conclusiones .................................................................................36
V.2 Recomendaciones .........................................................................37
XV
ÍNDICE DE FÍGURAS
Figura 1 Espectro electromagnético de importancia dermatológica. ..........7
Figura 2: descripción de los rayos UVA Y UVB en interacción con la piel ..8
Figura 3 Esquema de las capas de la epidermis ......................................14
Figura 4: Diferentes tipos de melanocitos y gránulos de melanina según el
color de piel .............................................................................................15
Figura 5 Vasculatura de la piel.................................................................16
Figura 6 : variedad de tonalidades de los Fototipos cutáneos ..................18
Figura 7 Fase lamelar, estructura de cristal liotrópico ..............................24
Figura 8 fase hexagonal, estructura de cristales liotrópico .......................24
Figura 9: fase cubica fuente: ....................................................................25
Figura 10 Formación de Cristales líquidos ...............................................28
Figura 11 Microscopia de luz polarizada de los cristales líquidos. A cristal
líquido sin dióxido de titanio y B cristal líquido con dióxido de titanio. ......29
Figura 12 calorimetría diferencial de barrido (DSC) .................................30
Figura 13 DSC del cristal líquido y del cristal líquido + el dióxido de titanio.
................................................................................................................31
Figura 14 Microscopia de luz polarizada de la crema protectora solar .....33
Figura 15 Cristales líquidos al microscopio con luz polarizada ................34
Figura 16 Protector solar retenido en la piel.............................................35
XVI
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 longitudes de onda de la Irradiación solar .....................................7
Tabla 2 Efectos de las diferentes radiaciones sobre piel ...........................9
Tabla 3 Representación del índice de radiación ultravioleta, ...................10
Tabla 4 Clasificación de los Fototipos cutáneos sobre la base de la
susceptibilidad a la quemadura solar, capacidad de bronceado y el riesgo
de cáncer de piel. ....................................................................................17
Tabla 6 Nivel de protección basado en el factor de protección solar ........21
Tabla 7 Factor de protección in vitro de los cristales líquidos ..................32
Tabla 8 Protección contra la radiación .....................................................32
XVII
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 crema fotoprotectora con cristales líquidos ...............................44
Anexo 2 fotoportector comercial ..............................................................45
Anexo 3 muestras recogidas en la determinación in vitro ........................46
Anexo 4 espectrofotografo .......................................................................47
Anexo 5: Análisis de permeación y retención cutánea. ............................48
Anexo 6 muestra del análisis determinación del factor solar ....................49
Anexo 7 tejido cutáneo de la oreja del cerdo ...........................................50
XVIII
INDICE DE ABREVITURAS
CL : Cristal liquido
UVL: Luz ultra violeta
RUV: Radiación ultra violeta
ADN: Ácido Desoxirribonucleico
FDA: Food and Drug Administration
FPS O SPF: Factor de protección solar
L.O: Longitud de onda
Q.A: La queratosis actínica
UVA: Radiación ultravioleta alfa de onda larga
UVB: Radiación ultravioleta beta de onda mediana
UVC: Radiación ultravioleta de onda corta
PABA: Para-aminobenzoico
OMS: Organización Mundial de la Salud
CEC: Carcinoma escamocelular
CBC: Carcinoma basocelular
ARN: Ácido ribonucleico
CPP: Parámetro de empaquetamiento critico
XIX
GLOSARIO DE TERMINOS
Birrefrigencia: Característica óptica que consiste en la separación de un
rayo luminoso en dos, dependiendo del ángulo de incidencia, compartida
por estructuras cristalinas anisotropas no cúbicas y estructuras biológicas
semejantes. Ambos rayos separados se propagan con velocidad y
longitudes de onda diferentes.
Carcinógeno: es un agente físico, químico o biológico potencialmente
capaz de producir cáncer al exponerse a tejidos vivos.
Eritema: Enrojecimiento de la piel debido al aumento de la sangre
contenida en los capilares.
Fotodaño: es un tipo de envejecimiento prematuro causado por la
exposición prolongada a los rayos del sol. La radiación UV afecta las fibras
de colágeno en la piel y, como resultado, se forman manchas oscuras,
arrugas, signos de envejecimiento y se pierde elasticidad en la piel
Fotoenvejecimiento: el daño que provoca años de exposición de tu piel al
sol. El fotoenvejecimiento está causado por los rayos del sol que, a raíz de
estar expuesta al sol de manera repetida o prolongada, modifica las
estructuras normales.
Fotoestabilidad: Cualidad de los protectores solares de no degradarse a
causa del calor y del sol.
Fotosíntesis: Proceso químico que tiene lugar en las plantas con clorofila
y que permite, gracias a la energía de la luz, transformar un sustrato
inorgánico en materia orgánica rica en energía.
Hipopigmentaciones: Las manchas blancas en la piel, La
hipopigmentación se refiere a cualquier forma de disminución de la
pigmentación, disminución o ausencia de melanina epidérmica. Puede
ocurrir de forma localizada, como en el vitíligo, o generalizada, como en el
albinismo.
Hiperpigmentación, atrofia o adelgazamiento de la piel y dilataciones de
los vasos superficiales
XX
Hiperqueratósicas: engrosamiento de la piel debido a la irritación por el
sol, productos químicos, la fricción frecuente o la presión. El engrosamiento
de la piel se produce en la capa externa de la piel, la que contiene una
proteína resistente protectora llamada queratina.
Inmunosupresión: Disminución o anulación de la respuesta inmunológica
del organismo mediante tratamiento médico.
Lentigos: son máculas pigmentadas benignas que aparecen como
consecuencia de un aumento en la actividad de los melanocitos
epidérmicos.
Melanocitos: El conjunto de estos son las células responsables de la
producción de melanina, la sustancia que da color a la piel
Melasma: El melasma es una forma de hiperpigmentación que aparece en
la cara, especialmente en las mejillas, el dorso de la nariz, la frente y el
labio superior, y en ocasiones en otras partes del cuerpo expuestas al sol,
como los antebrazos.
Neoplasia cutánea: es también conocida a nivel científico como tumor o
blastoma. Esta se desarrolla como una masa anormal de tejido, neoplasma,
que va creciendo de forma descontrolada.
Pigmentación: Coloración de una parte o zona del cuerpo producida por el
depósito de un pigmento.
Poliquilodermia de Civatte: es un signo de
fotoenvejecimiento caracterizado por una dermatosis que presenta
Queratosis solar: consiste en un precáncer de piel muy común, es un
parche grueso y escamoso en la piel, que se desarrolla después de muchos
años de exposición al sol.
Queratinocitos: son células predominantes (80%-90%) de la epidermis, la
capa más superficial de la piel
Telangiectacias: son dilataciones de pequeños vasos sanguíneos en la
superficie de la piel.
XXI
Sensibilización: Proceso por el cual un organismo se vuelve sensible y
reacciona de forma visible a una determinada agresión física, química o
biológica
XXII
FACULTAD: CIENCIAS QUÍMICAS
CARRERA: QUÍMICA Y FARMACIA
UNIDAD DE TITULACIÓN
“DISEÑO DE UNA NUEVA CREMA PROTECTOR SOLAR CON
CRISTALES LÍQUIDOS PARA LA LIBERACIÓN PROLONGADA DE UN
PROTECTOR SOLAR”
Autor: Andrea Ivette Maquilón Santillán
Tutor: Fernanda Kolenyak dos Santos
RESUMEN
Los protectores solares son de gran importancia para la salud de la
población que se exponen al sol, sin embargo son costosos lo que dificulta
el acceso. Los cristales líquidos son sistemas que presentan como ventaja
aumentar el tiempo de permanencia de sustancias activas. El presente
trabajo posee como finalidad de diseñar un protector solar con cristales
líquidos que actúen como sistemas de liberación prolongada que proteja de
manera eficaz contra los rayos UVB-UVA. Se utilizó métodos de
microscopia de luz polarizada, calorimetría diferencial de barrido para la
caracterización físico química, los cuales mostraron la presencia de cruces
de malta. La determinación in vitro de factor de protección mostro que el
dióxido de titanio incorporado a los cristales líquidos fueron más efectivo
que el principio activo libre. Los resultados mostraron que los cristales
líquidos favorecen la fotoprotección cutánea y pueden ser utilizados como
sistemas para la aplicación de protectores solares.
Palabras claves: fotoprotección, cristales líquidos, radiación ultravioleta,
sistemas de liberación prolongada, dióxido de titanio.
XXIII
FACULTY: CHEMICAL SCIENCES
CAREER: CHEMISTRY AND PHARMACY
TITULATION UNIT
“DESIGN OF A NEW SOLAR PROTECTIVE CREAM WITH LIQUID
CRYSTALS FOR THE PROLONGED RELEASE OF A SOLAR PROTECTOR”
Author: Andrea Ivette Maquilón Santillán
Tutor: Fernanda Kolenyak dos Santos
ABSTRACT
Sunscreens are of great importance for the health of the population that are
exposed to the sun, however they are expensive which hinders access.
Liquid crystals are systems that have the advantage of increasing the
residence time of active substances. The purpose of this work is to design
a sunscreen with liquid crystals that act as prolonged release systems that
effectively protect against UVB-UVA rays. We used polarized light
microscopy methods, differential scanning calorimetry for the physical and
chemical characterization, which showed the presence of malt crosses. The
in vitro determination of protection factor showed that titanium dioxide
incorporated into liquid crystals was more effective than the free active
ingredient. The results showed that liquid crystals favor skin photoprotection
and can be used as systems for the application of sunscreens.
Keywords: Photoprotection, liquid crystals, ultraviolet radiation, prolonged
release systems, titanium dioxide.
1
INTRODUCCIÓN
La luz solar es un elemento natural e importante para que se desarrolle la
vida en la tierra, ya que ejerce una influencia significativa al medio
ambiente. Por lo tanto la tierra depende de la radiación solar,
principalmente la ultravioleta (UV), sin embargo las altas cantidades de
radiación son perjudiciales para el ser humano (Raveedran,S;
Raveedran,M; Umair, M, 2017).
Los rayos UVB-UVA son capaces de pasar en un 5% por la capa de ozono
y llegar a piel donde forman radicales libres que provocan daños al tejido
cutáneo. La falta de protección solar genera efectos secundarios como
sensibilidad, eritemas de primer grado (que afectan las primeras capa de la
piel), dermatoheliosis comúnmente conocida como el fotoenvejecimiento
derivando a arrugas profundas, melasmas y queratosis solar incluso
melanomas (Mendoza at al., 2017).
Los Fotoprotectores son productos destinados a la prevención de
afecciones cutáneas causadas por el sol, protegiendo la piel. La Food and
Drug Administration (FDA), indica la importancia del uso de los
fotoprotectores como medida de prevención de trastornos cutáneos solares
(Rodrigues et al., 2018).
Actualmente existe gran interés mundial por medidas de evitar las
enfermedades cutáneas provocadas por la radiación UV, en este sentido,
existe un aumento significativo de protectores solares en venta en el
mercado. Sin embargo, son productos de elevado costo.
La problemática se basa en que cada vez es mayor el número de personas
que presentan afecciones de la piel debido a la falta de uso de protectores
solares.
Los sistemas de liberación prolongada, son aceptados debido a la
capacidad que presentan de modificar el comportamiento farmacocinético
de moléculas activas. Dentro de estos se encuentran los cristales líquidos
2
(CL) que son sistemas transparentes que presentan una estabilidad
termodinámica.
Son sistemas que poseen características de un material sólido cristalino y
líquido que con su parte líquida pueden fluir pero a la vez poseen un orden
orientacional del corto alcance como los sólidos cristalinos, es considerado
como sistema de liberación prolongada debido a la capacidad de mantener
las sustancias activas por mayor periodo de tiempo comparado con los
productos convencionales.
La finalidad del presente proyecto es proponer una formulación que posea
una protección durante largos períodos de tiempo sin que cause, o que
disminuya los efectos secundarios al organismo. Para ello, se preparó
cristales líquidos, a partir de un punto del diagrama de fases desarrollado
por Reyes y Baque (2018), la caracterización físico-químico fue realizada
mediante la microscopía de luz polarizada y microscopía por diferencia de
barrido (DSC) y por la actividad fotoprotectora.
El estudio de permeación cutánea fue realizado por 12 horas utilizando piel
de oreja de chancho. Los resultados mostraron cruces de malta para los
sistemas con y sin dióxido de titanio (TiO2), lo que indica la formación de
cristales líquidos de fase lamelar. Los análisis de DSC mostraron la
formación de un nuevo material cristalino cuando fue incorporado el TiO2 lo
que sugiere una interacción del principio activo con la matriz del sistema.
El TiO2 mostro una mejor actividad fotoprotectora comparada con el activo
libre. Además los estudios de permeación y retención cutánea, mostraron
que el activo se mantuvo retenido en la piel lo que indica que no se
absorbió. Los resultados mostraron que los cristales líquidos favorecen la
fotoprotección cutánea y pueden ser utilizados como sistemas
prometedores para la aplicación de protectores solares para la industria
cosmética-farmacéutica.
3
CAPITULO I
I.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La luz solar es un elemento natural e importante para que se desarrolle la
vida en la tierra, ya que ejerce una influencia significativa al medio
ambiente. Por lo tanto la tierra depende de la radiación solar,
principalmente la ultravioleta, la capa de ozono también conocida como
ozonosfera presenta una función importante en la filtración de los rayos
solares, para que estos no lleguen con tanta intensidad en la tierra, evitando
que los rayos solares no sean tan agresivos hacia los seres humanos. El
constante deterioro del planeta sumado a cambio climático y todas las
consecuencias que vienen con ello, tienen como una respuesta final a la
modificación de los factores ambientales y climáticos. Estos factores
pueden promover ciertos problemas cutáneos a la población, tales como,
eritema, manchas, foto envejecimiento, hasta las más graves como el
cáncer de piel. Para evitar estos problemas el uso de protectores solares
son de gran importancia, sin embargo, estos productos a pesar de
presentar un fácil acceso, son muy costosos y además se debe aplicar
varias veces al día para proteger la piel de los daños provocados por los
rayos solares, lo que dificulta su uso, ya que la rutina de las personas no
les permite acordarse de la aplicación de la crema. Debido a esto, sería
importante desarrollar una nueva alternativa tecnológica que conserve el
protector solar actuando por más tiempo.
I.2 Problema:
¿Podrá la nueva forma farmacéutica tener un efecto prolongado de
protección solar?
I.3 Hipótesis:
La forma farmacéutica presentará un efecto protector prolongado contra
los rayos UV
4
I.4 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
Los protectores solares son de gran importancia para mantener la salud de la piel
de la población expuesta al sol, sin embargo, para mantener la protección contra los
rayos solares es importante aplicar la crema cada dos horas, ya que no existe un
protector que se pueda aplicar solo una vez al día. Debido a la escasez de
protectores solares de sistemas de liberación prolongada, se propone diseñar una
nueva alternativa de protectores solares que facilite su uso, debido a que los
sistemas son caracterizados por presentar un efecto prolongado. Estas
características pueden favorecer la aceptabilidad de uso de los protectores solares
por la población y de esta manera evitar los riesgos de enfermedades cutáneas.
5
I.5 OBJETIVOS
I.5.1 Objetivos generales
Diseñar un nuevo protector solar a base de cristales líquidos utilizados como
sistemas de liberación prolongada.
I.5.2 Objetivos específicos
Realizar la caracterización fisicoquímica de los cristales líquidos.
Determinar el tiempo de acción protectora del nuevo protector solar.
Proponer los beneficios de usar cristales líquidos en una forma farmacéutica
de acción prolongada.
6
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
II.1 El sol:
La luz solar es de vital importancia para la vida de los seres humanos y demás
organismos vivos que habitan en el planeta tierra, ya que está demostrado que ésta
presenta ventajas para la salud como por ejemplo, la síntesis de vitamina D por los
riñones, además de promover la fotosíntesis para las plantas. Por otra parte, el
calor procedente del sol que llega a la atmósfera, favorece la temperatura estable
y óptima para el desarrollo de diferentes formas de vida que viven en el planeta, la
luz solar ha demostrado poseer muchas ventajas para la salud tales como vitamina
D, la fototerapia se ha utilizado desde la antigüedad para el tratamiento de muchas
enfermedades aunque sus efectos a exposición prolongada aceleran el proceso de
envejecimiento (Raveedran et al , 2017).
Es muy importante saber que los daños que provoca el sol son de carácter
acumulativo y que cerca de un 80 % del daño que provoca en la piel lo cometen
antes de cumplir 18 años de edad por lo tanto es fundamental que las personas
conozcan los beneficios de recibir los rayos solares así como también las
desventajas y crear métodos para cuidar la piel a la exposición (Mora, M; Olivares,
A; González, T; Castro, I, 2010).
II.1.1 La radiación solar:
El primer interés científico surgió cuando Isaac Newton descubrió el espectro de luz
visible en colores del arcoíris en 1669, mientras que el espectro infrarrojo la
descubrió los científicos Herschel en 1800 y Ritter descubrió la luz ultravioleta en
1801, el científico estadounidense propuso dividir la luz ultravioleta (UV) en tres
categorías; ultravioleta C (UVC) 100-280nm, ultravioleta B (UVB) 280-315nm,
ultravioleta A (UVA) 315 a 400nm (Figura 1) (Mendoza et al, 2014; Salazar, 2017).
7
Figura 1 Espectro electromagnético de importancia dermatológica.
Fuente: Wharton et al 1998
II.1.2 Rayos UV:
La radiación ultravioleta UV no es perceptible para el ojo humano por lo general la
mayoría de los rayos son absorbidos por la capa de ozono, sin embargo solo la UVB
y UVA pueden llegar a la piel. (Barbosa et al, 2018).
Radiación UVA: Es la más abundante en la superficie terrestre (aproximadamente
95 %). Es capaz de cruzar las capas de la epidermis, sin embargo, un 20 a un 30%
alcanza la dermis. Puede causar mayor daño a la piel que la UVB, como eritemas,
manchas, fotoenvejecimiento, etc. (Gegotek,A; Bielawsaka, k; Biernaki,M;
Skrzydlewska , E, 2017).
La radiación UVB: Los rayos UVB en el 70% son retenidos por la capa cornea, pero
un 20% alcanza la capa espinosa y el 10 % llega a la capa dérmica. Puede ser
directamente absorbido por el ADN (ácido desoxirribonucleico) y producir foto
lesiones debido a la intensidad de los rayos solares pueden ocasionar eritemas,
inflamación, además de aumentar la actividad de los melanocitos, provocando
hiperpigmentación en la piel (manchas) (Mendoza et al, 2014; Rodriguez et al.,
2018).
Tabla 1 longitudes de onda de la Irradiación solar
ESPECTRO DE IRRADIANCIA SOLAR
Radiaciones UVA-I 400-340 nm
Radiaciones UVA-II 340-320 nm
Radiaciones UVB: 320-280 nm
8
Radiaciones UVC: 280-100 nm
Fuente: Adaptado Barbosa et al (2018)
La radiación ultravioleta A y B son capaces de penetrar la piel (Figura 2), en
aproximadamente un 5% y formar radicales libres que dañan los componente
celulares deteriorando el tejido cutáneo, entre ellos están las proteínas, lípidos y el
ADN (Banerjee, S; Hoch, E; Kaplan, P; Dumont E l., 2017).
Figura 2: descripción de los rayos UVA Y UVB en interacción con la piel Fuente: Holick (2016)
Además los rayos UV pueden causar el fotoenvejecimiento debido a la destrucción
de las fibras de colágeno y elastina. La piel posee sus propios mecanismos de
defensa natural (producción de melanina), esta pigmentación no es suficiente para
disminuir totalmente el daño nocivo, la Tabla 2 muestra el efecto de la radiación
solar sobre la piel (Al-Jamal, M; Griffith, J; Lim, H., 2014).
9
Tabla 2 Efectos de las diferentes radiaciones sobre piel Artega et al (2013)
Tipo Capacidad de Penetración
efectos
UVC
Epidermis
Carcinógeno
UVB
Epidermis
Eritema inmediato
Inmunosupresión
Bronceado
Cáncer no melanoma
UVA
Niveles profundos de la
dermis
Fotoenvejecimiento
Sensibilización
Melanoma
VISIBLES
Hipodermis
Fototoxicidad
fotoalergia
INFRARROJOS
hipodermis
Vasodilatación
Aumento de la
temperatura
eritema inmediato
deshidratación
II.1.3 Índice de la radiación solar.
Es un indicador de la radiación ultravioleta (RUV) que llega a la superficie terrestre
desde el sol, es expresado en niveles que varían desde el más leve hasta el más
intenso, estos valores son expresados de manera de poder cuantificar el efecto
10
nocivo de la radiación en la piel. La Tabla 3 muestra los detalles de los niveles y sus
respectivos efectos (Manrique J, Ordoñez M., 2016).
Tabla 3 Representación del índice de radiación ultravioleta,
Fuente: Organización Meteorológica Mundial, OMS.
Índice UV Nivel de riesgo Acciones de protección
1 – 2 mínimo ninguna
3-5 Bajo Aplicar factor de
protección solar
6-8 moderado
Aplicar factor de
protección solar
Uso de sombrero
9-11 alto
Aplicar factor de
protección de sombrero,
uso de sombreros y
gafas con filtro UV-A Y B
12-14 Muy alto
Aplicar factor de
protección de sombrero,
uso de sombreros y
gafas con filtro UV-A Y B
14 Extremadamente alto
Aplicar factor de
protección de sombrero,
uso de sombreros y
gafas con filtro UV-A Y B.
tiempo de exposición
limitado
11
II.1.4 Riesgos de exposición prolongada
II.1.4.1 Quemaduras solares
La exposición al sol sin protección puede generar algunos efectos perjudiciales
como las quemaduras solares. Estas, cuando son leves provocan enrojecimiento a
la piel además de sensibilidad pero la exposición y las quemaduras solares son las
causas principales para provocar cáncer de piel. Este tipo de quemaduras afectan
las primeras capas de la piel y son clasificadas como de primer grado. La exposición
más intensa puede producir un daño en la dermis siendo clasificada como de
segundo grado, normalmente son acompañadas de dolor, ampollas, edemas, por lo
que se recomienda visitar al médico (Pettigrew et al., 2016).
II.1.4.2 Envejecimiento de la piel
La parte del cuerpo más expuesta a la radiación solar son: la cara, el dorso de las
manos y los antebrazos. Estas zonas sufren diferentes secuelas sumadas con los
años, tales como: dermatoheliosis (también conocido como fotoenvejecimiento; esto
se debe a pérdida de agua produciendo deshidratación cutánea que provoca un
efecto llamado desequilibrio dérmico), arrugas profundas, telangiectasias,
hipercromías, en las cuales se incluye: melasma, lentigos solares o seniles. En la
zona del tórax es común que se note la poliquilodermia de civatte, además de
tumores benignos, queratosis solar epiteliomas espinocelulares o basocelulares y
melanomas (Nievas, 2017; Galván,2018).
II.1.4.3. Cáncer de piel
La causa más común de cáncer de piel ocurre por la exposición a la luz UV,
específicamente la UVB. Los periodos cortos pero intensos de exposición en la
juventud son más perjudiciales que las dosis acumuladas de por vida, por tal razón
la exposición al sol debe evitarse entre las 10: 00 am y las 15: 00 pm o por lo menos
12
estar protegido por alguna barrera fotoprotectora (Rodriguez; 2015; Losquadro,
2017).
Tipos de cáncer de piel:
Carcinoma basocelular: Es denominado así porque se origina en las células
de estrato germinativo basal, localizada en la última capa de la epidermis, este tipo
de cáncer es el de mayor índice en las afecciones cutáneas. Se manifiesta con la
presencia de nódulos pequeños, que lentamente aumentan de tamaño (Alcalà et
al., 2018).
Queratinosis actínica (QA): Es un tipo de afección precancerosas de la piel
que se caracteriza por el crecimiento de máculas eritematosas hiperqueratósicas en
el área expuesta al sol pueden ser rostro, cuello, hombros, manos y los antebrazos,
por lo general se producen por la exposición a largo plazo. En aproximadamente
5% de las QA se evoluciona al carcinoma escamocelular (, 2017; Telich et al., 2017).
Carcinoma escamocelular (CEC): considerado como la segunda neoplasia
maligna más común de la piel. A diferencia de carcinoma basocelular, este tipo de
cáncer se forma en el epitelio escamoso y más letal. Se produce una superficie
áspera, escamosa y ulcerosa de color rojizo o rosa (Telich et al., 2017).
Melanoma maligno: Es un tumor que puede surgir en la piel y mucosas, se
forma en los melanocitos, produce metástasis linfáticas y hematógenas que pueden
provocar la muerte. El diagnóstico tardío no muestra respuesta eficaz al tratamiento
sistematico, aunque en la actualidad estas cifras han disminuido debido a la
prevención y cuidados tomados por la población, además de la mejoría de las
modalidades terapéuticas una vez detectado (Telich et al., 2017).
La cantidad de exposición solar que tenga una persona es lo que determina la
predisposición un tipo específico de cáncer. Por ejemplo, una persona que está
expuesta a radiación solar de forma recreativa y por lapsos de tiempo aumenta la
probabilidad de riesgo comparado a una persona que mantiene una exposición
frecuente (Hay et al., 2017).
13
II.2. Piel
La piel es la parte más extensa que cubre el cuerpo humano, forma parte del sistema
tegumentario, el cual se incluye, el pelo, las uñas y glándulas subcutáneas. Está
formada por variedades de tejidos en los que se llevan a cabo actividades
específicas, la piel además de tener la función de cubrir nuestro organismo tiene
también como objetivo varias funciones esenciales (Eisman, A; Blanca, J;
Martinez,F, 2018).
II.2.1 Capas de la piel
Epidermis:
La epidermis es considerada la capa más externa de la piel y más extensa,
compuesta por 5 subcapas (Figura 3), posee alrededor de 95% de células
queratinocitas que surgen desde la capa basal hasta la superficie cutánea, además
multiplicarse constantemente y presentan un tamaño de 120 -200 micras
(Losquadro, 2017).
El estrato córneo: Es una capa relativamente transparente y la principal
barrera protectora del cuerpo contra el agua (Losquadro, 2017).
Estrato Lucido: Es una capa delgada que está formado por células muertas
o apoptósicas, presenta filamentos de queratina (Reis, 2014).
Estrato Granuloso: Es la capa de la piel en que se desarrolla la producción
de queratina. Formado por 3 a 5 hileras de células aplanadas sujetando gránulos
de querato-hialina y gránulos lamelares (Reis, 2014).
Estrato Espinoso: Este estrato está formado por 8 a diez capas de células
irregulares, las células de esta capa epidérmica son ricas en ácido ribonucleico
(ARN), por lo tanto, estas células están bien provistas para iniciar la síntesis proteica
necesaria para la producción de queratina (Losquadro, 2017).
14
Estrato Germinativo: También llamado capa basal o estrato basal, es la capa que
se encuentra más profunda de la epidermis, por lo tanto, se ubica por encima de la
dermis y da a comienzo a las demás capas (Losquadro, 2017).
Figura 3 Esquema de las capas de la epidermis
Fuente Eisman (2018)
Los melanocitos, escudos frente al sol:
Los melanocitos son las células que producen de melanina; el cual es un pigmento
que protege la piel de los rayos UV y son responsables por las variaciones en el
color de piel de cada persona. Son células de origen nervioso que se sitúan en la
base de la epidermis y poseen un papel fundamental como protector solar, ya que
absorben más de 90% de la radiación ultravioleta que atraviesa la capa cornea. La
fotoprotección puede variar entre los individuos (Figura 4), como por ejemplo, Las
personas de piel más blanca carecen de melanina y por esta razón son más
susceptibles de quemarse bajo el sol (Gómez, 2017; Losquadro 2017)
15
Figura 4: Diferentes tipos de melanocitos y gránulos de melanina según el color de piel
Fuente: Bastonini 2016
Dermis:
Responsable por la resistencia mecánica, la dermis es una capa que sostiene la
epidermis, además de proporcionar nutrientes y vitaminas, en esta región se
encuentran vasos sanguíneos y linfáticos como también nervios. Estos vasos y
nervios se ramifican en todo su tejido principalmente en la superficie. En su
arquitectura se pueden encontrar principalmente la elastina, el colágeno y
fibroblastos y se diferencia de la epidermis porque esta capa es mucho más gruesa
(Eisman et al, 2018).
Hipodermis:
La hipodermis acumula células de reserva de grasa, por lo tanto también se la
conoce como tejido subcutáneo o panículo adiposo, estos se disponen en una red
de fibras. Su función en acumular energía y constituir una barrera de protección, la
acumulación de adipocitos es variable depende de la zona de piel de las
características de cada individuo (Losquadro, 2017). En la Figura 5 se muestra la
estructura de la piel.
16
Figura 5 Vasculatura de la piel
Fuente: Losquadro et al 2017
II.2.2 Fototipos:
El fototipo cutáneo es la capacidad de adaptación al sol que posee cada individuo
desde que nace, es decir, el conjunto de características que determinan si una piel
se broncea o no. Cuanto más bajo sea el fototipo, menos se contrarrestarán los
efectos de los rayos UV en la piel. Hay diferentes formas de clasificar los fototipos
cutáneos, pero la más utilizada es la del Dr. T. Fitzpatrick (1975) el cual se clasifica
en función de los eritemas en la piel. (Cazorla, 2013).
17
Tabla 4 Clasificación de los Fototipos cutáneos sobre la base de la susceptibilidad a la quemadura solar, capacidad de bronceado y el riesgo de cáncer de piel.
Fuente: Autora
Fototipo
R. Cáncer
Susceptibil
idad a la
quemadura
solar
Capacidad
de
bronceado
Acción del sol
sobre la piel
(no protegida)
Características
pigmentarias
I
Alto
Alta Ninguna Presenta
intensas
quemaduras
solares, casi
no se
pigmenta
piel muy clara
ojos azules
pelirrojos y
con pecas
II
Alto
Alta Escasa Se quema fácil
e intensamente
y descama de
forma notoria.
piel clara
pelo rubio
ojos azules y
pecas
III
Bajo
moderada Buena Se quema
moderadament
e y se
pigmenta
correctamente.
Razas de piel
blanca, personas de
pelo castaño claro,
ojos marrones de
piel clara que se
broncea en la
mayoría suelen
ponerse morenos
tras sus
exposiciones
solares.
IV
Bajo
Baja Muy buena Se quema
moderadament
piel morena
pelo castaño
oscuro
18
e o
mínimamente.
los ojos
marrones.
V
Muy bajo
Muy baja Excelente Raramente se
quema,
pigmenta con
facilidad e
intensidad
piel oscura, al
igual que los
ojos y el pelo
VI
Muy bajo
Muy baja excelente No se quema y
pigmenta
intensamente
Raza negra
En la Figura 6 se muestra la variedad de tonalidades de los fototipos cutáneos
Figura 6 : variedad de tonalidades de los Fototipos cutáneos
II.3 Fotoprotectores
Según la Comisión Europea, los fotoprotectores son definidos como un producto de
protección solar que se puede presentar en forma de crema, aceite, aerosol o gel y
son destinados a la aplicación sobre la piel humana (estrato corneo) con el objetivo
de protegerla de la radiación UV, bloqueando, dispersándola o disminuyendo la
penetración de los rayos para prevenir los efectos crónicos de los mismos
(Rodriguez et al, 2018).
Los protectores solares son regulados por la Food and Drug Administration (FDA).
El uso de estos productos, no siempre es muy aceptado por la población y esto
puede ser por algunos factores, como, la falta de orientación sobre la importancia,
el aspecto económico, la rutina diaria que no permite, etc. (FDA, 2017).
19
Es fundamental la protección solar sobretodo en niños y adolescentes antes de los
21 años dado que la exposición a esta edad juega un papel esencial en el desarrollo
de afecciones ya mencionadas anteriormente, ya que la población más joven son
tres veces más vulnerables a los rayos, recibiendo entre el 50 y 80 % de la radiación
total (Magliano, 2016).
Los mismos deben presentar varias características para ser considerados ideales,
deben tener amplio espectro, fotoestabilidad a si su composición no se altera y no
provoque lesiones en la piel, aceptables desde el punto de vista estético, aplicación
fácil, no irritantes y que tampoco manchen (Valdivielso et al, 2009). Un filtro solar es
una sustancia química incorporada en una formulación y utilizada para reflejar o
absorber en forma selectiva radiaciones solares y así reducir daño de la radiación
sobre la piel (Cozzi , A; Perugini , P; Gourion , S, 2017).
II.3.1 Medidas de protección solar:
Protección solar física:
Son considerados protectores físicos, los que forman barreras que impidan o
disminuyan la penetración de la radiación ultravioleta en la piel. Una manera de
producir la protección física consiste en usar ropas adecuadas (blancas y/o claras)
que cubran el cuerpo. También se puede utilizar las cremas o filtros inorgánicos
(dióxido de titanio y el óxido de zinc) que por lo general son utilizados en
combinación con filtros orgánicos. En la actualidad existen telas con tratamientos
especiales que añaden SPF solar 50+. Es recomendable no exponerse al sol en la
estación de mayor intensidad de radiación solar, y realizar actividades a
determinadas horas del día (Nievas, 2017). Las características de los filtros físicos
son que un elevado margen de fotoestabilidad por lo tanto no existirá alteraciones
en su composición incluso después de un largo tiempo de exposición solar, otra
característica es que mantienen baja permeación cutánea (Sáenz et al ,2015).
20
Protección solar química:
Son filtros químicos que poseen moléculas que son capaces de absorber la
radiación del sol obteniendo como resultado una alteración de la estructura
molecular, estas presentan un espectro de absorción eficaz que le permite estar en
el rango de UVB o UVA. Los filtros químicos son los más comercializados en la
industria ya que estéticamente son los más aceptados por la población (Mota, 2003),
los mismos pueden penetrar la piel en cantidades bajas en comparación los filtros
físicos o inorgánicos que no proceden de esta manera, inclusive con el uso de nano
partículas solo son capaces de acceder hasta el estrato corneo, la desventaja de
los filtros orgánicos son que algunos han provocado ciertas reacciones adversas
(Sáenz ,2015).
En la población a menor a 6 meses no es necesario la aplicación de protectores
solares para evitar toxicidad, por tal razón este grupo de personas no se debe
exponer directamente al sol sin una barrera de protección como la ropa, la razón
es que ellos tiene menos producción de melanina y de sudoración. También se
recomienda exposición al mínimo en menores de 3 años. (Sáenz ,2015)
II.3.2Factor de protección solar (SPF):
El Factor de Protección Solar (SPF por su sigla en inglés) es el tiempo suficiente
de radiación UV para producir eritema de sol en la piel con la crema protectora
usada, en relación con la cantidad de tiempo de exposición de radiación UV sin la
fotoprotección, es necesario aclarar que el SPF es un promedio de la cantidad de
rayos UVB, necesaria para causar la misma quemadura sin el protector solar
(Nievas ,2017).
El concepto de factor de protector solar fue propuesto por el científico austriaco
Franz Greiter después fue utilizado por diversas autoridades reguladoras de la
industria cosmética y farmacéutica. El SPF se define como muestra la Ecuación 1:
21
Minimal erythema dose in sunscreen – protected skin
SPF = --------------------------------------------------------------------------------
Minimal erythema dose in nonsunscreen – protected skin
Ecuación 1
El resultado que se obtiene de la ecuación 1 indicará el factor de protección sobre
la piel, por ejemplo, un SPF 50, la piel no se quemará hasta que haya sido expuesta
a 50 veces la cantidad de la energía solar que normalmente haría que sufriera una
quemadura. El factor de protección solar retrasa la acción de los rayos de la piel. Si
una persona expuesta al sol sin ningún tipo de protección, tarda 5 minutos en
ponerse roja, aplicando una crema filtro solar 10 tardara 50 minutos en alcanzar el
mismo color (Nievas, 2017).
Tabla 5 Nivel de protección basado en el factor de protección solar
Fuente Schalka, 2011; Calderón 2017
Intensidad Nivel de protección Valor de SPF
Muy alta
Máximo
>50
alta Alto 30-50
media Medio 15-30
Baja Bajo 2-15
En la Tabla 5, se observan las escalas de fotoprotectores según SPF explicando
así que en la escala baja están las pieles negras y mates que por su cantidad de
melanina no necesitan un SPF alto y en la clasificación 50+ para pieles blancas o
muy blancas.
II.3.3 Mecanismo de acción de los protectores solares.
Dispersión:
22
Ocurre debido a la formación de una película producida por el protector solar que
es capaz de desviar la trayectoria de los rayos ultravioletas, lo que permite que ser
disipe en su entorno (Sarkany, 2017).
Absorción:
Los rayos ultravioletas son absorbidos por las moléculas presentes en el protector
solar, lo que indica que existe la incorporación de energía en la composición del
protector solar, se absorben los fotones hasta alcanzar la piel y ser trasformados en
forma de calor (Sarkany, 2017).
23
II.4 Cristal líquido:
Los cristales líquidos (CL) son sistemas que poseen características de un material
sólido cristalino y líquido que con su parte líquida pueden fluir pero a la vez poseen
orientaciones del corto alcance como los sólidos cristalinos (Kumar et al, 2016; Loja
et al ; ,2018 ).
Son moléculas o iones que se forman de una manera ordenada, son clasificados en
dos grandes grupos: los termotrópicos que son formados al calentar ciertos solidos
a una determinada temperatura característica para la sustancia y los liotrópicos que
se forman en cambio a cierto intervalo de temperatura cuando las sustancias se
dispersan en un líquido, son más comunes los sistemas liotrópicos que están
constituidos por dispersiones de tensoactivos en agua. En los líquidos normales, las
moléculas están desordenas por el contrario en los cristales líquidos ocurre que las
moléculas están ordenadas en tres dimensiones (Berbel, E; Paiva, M; Galdorfini,
B;Lallo,B;Oshiro,J;Aparecida,L, 2017).
En los cristales líquidos las moléculas se forman de manera ordenada, lo cual
origina un estado mesomórfico que conservan su ordenación por un largo alcance
en términos de dirección molecular. En la posición de las moléculas, estos
presentan un desorden parcial. (Chávez, 2013). Son sistemas que pueden
presentar diferentes fases, tales como: cúbicas, hexagonales y lamelares, esto
dependerá de la disposición de la molécula de surfactantes, ya que este es un
parámetro de empaquetamiento crítico (CPP) determina la fase formada, es que
una relación de la cadena hidrofóbica y del hidrocarburo, factores como el pH, la
temperatura, aditivos y la presión pueden determinar el CPP (Berbel et al, 2017).
II.4.1Fase lamelar
La estructura lamelar posee una textura característica que indica la presencia de
cristales líquidos liotrópicos, la organización estructural, como se muestra en la
Figura 7 es el resultado de reordenamiento concéntrico de capas planas y son un
tipo de textura dominante (Berbel, 2017). La fase lamelar de los cristales líquidos,
24
son semejantes a las estructuras de las diferentes capas de la piel (estrato corneo
y epidermis), de esta manera, debido a su composición pueden actuar como
transportadores de principios activos y además de ayudar en la hidratación de la
piel (Teresceno, D; Picard,C; Clememceau,F; Grisel, M; Savary,G, 2018).
Figura 7 Fase lamelar, estructura de cristal liotrópico
Fuente: Pascuali, Bregni y Serra (2006)
II.4.2 Fase hexagonal:
La fase hexagonal consiste en cilindros largos, con micelas en forma de varilla
rodeadas por una región de agua continua. Por lo tanto, las moléculas hidrófilas
pueden integrarse dentro de los dominios acuosos, y las moléculas hidrófobas
pueden integrarse mediante interacción directa dentro de los compartimentos
hidrófobos (Loja et al., 2018).
Figura 8 fase hexagonal, estructura de cristales liotrópico
Fuente: Pascuali, et al (2006)
25
II.4.3 Fase cúbica:
Las fases cubicas tienden a poseer una viscosidad elevado y no poseen
birrefrigencia, se clasifican en dos categorías micelares basadas en
acomodamientos complejos y bicontínuas que son superficies mínimas periódicas.
Al revisar la estructura cubica por un microscopio de luz polarizada, es común
encontrar campo oscuro, en práctica, se diferencia de las microemulsiones por la
viscosidad (Pascuali et al, 2005).
Figura 9: fase cubica fuente:
Quirino et al (2017)
II.4.4 Ventajas
Ofrecen diferentes beneficios tales como, la preparación simple, la capacidad que
poseen de incorporar de componentes hidrofílicos/hidrofóbicos gracias al carácter
anfifílico de las moléculas surfactantes, los costos son bajos, el notable interés del
mundo científico se debe a que pueden mejorar la biodisponibilidad de fármacos
que tienen baja solubilidad en agua y también pueden controlar la liberación de
principios activos (Berbel et al, 2017).
26
CAPITULO III
METODOLOGÍA
III.1 Preparación de los cristales líquidos
Los Cristales Líquidos (LC) fueron preparados, según el punto del diagrama de
fases desarrollado por Reyes y Murillo (2018). Para ello, se utilizó Tween 80 como
tensoactivo, ácido oleico (aceite) y agua. Las muestras fueron caracterizadas con
y sin dióxido de titanio.
III.2 Microscopía de luz polarizada
Se observó las estructuras de los cristales líquidos por medio de un fotomicroscopio
(Microscopio Leica DMLP) el cual está equipado con una cámara: primero, bajo el
campo brillante y, en segundo lugar, bajo luz polarizada (usando polarizadores
cruzados) para así investigar la presencia de la fase cristalina líquida en cada
muestra. Se utilizó el software Leica IM 1000 para analizar las micrografías
obtenidas.
III.3 Calorimetría diferencial de barrido (DSC)
El análisis DSC se realizó en la “Universidade Estadual Paulista (UNESP-
Araraquara, Brasil)”, por medio del equipo Mettler DSC1 (Mettler Toledo, Gieben,
Suiza), con ayuda del software STARe se calculó la entalpia, la temperatura inicial
y de fusión. El análisis se realizó bajo una purga de nitrógeno (40ml.min-1), se utilizó
una bandeja estándar de aluminio vacía (40 μL) como referencia. Se tomaron
aproximadamente 4,0 mg de muestra para el análisis. Los barridos del DSC se
registrarán a una velocidad de calentamiento y enfriamiento de 10°C.min-1. Las
muestras se congelarán de 25°C a -80°C y luego se calentarán desde -80°C hasta
120°C.
27
III.4Determinación in vitro del Factor de Protección Solar (FPS)
La determinación in vitro del factor protección solar fue realizado en el laboratorio
de cosmetología de la “Universidade Estadual Paulista (UNESP-Araraquara,
Brasil)”, según descrito por Reis (2014). Para ello, se utilizó una cinta TransporeTM
se colocó a un soporte metálico y 0,11g de cada formulación (incluida la formulación
base) dispersada en la superficie. En seguida, cada una de las placas fueron
sometida a mediciones en espectrofotómetro con detección vía esfera de
integración (Optometrics). Las lecturas se efectuaron en el intervalo de 290 nm a
400 nm, en triplicada, siendo los datos acumulados a intervalos de 5 nm.
III.5 Diseño de la crema protectora solar
Se diseñó una crema para la incorporación del protector solar. Debido al derecho
de protección sobre la tesis, la fórmula no será divulgada.
III.6 Estudios de Permeabilidad y retención cutánea in vitro.
Los ensayos de permeación y retención cutánea in vitro del protector solar fueron
realizados utilizando piel de oreja de cerdo. Las pieles fueron preparadas según la
metodología adaptada Silva (2011). Para ello, las orejas fueron lavadas, los pelos
en exceso fueron removidos con la ayuda de una tijera. A continuación, se
disecaron las orejas, separando la piel del cartílago con la ayuda de una lámina y
luego separada del tejido adiposo. Antes del ensayo, las pieles fueron hidratadas,
y recortadas en tamaños adecuados para los ensayos de permeabilidad cutánea.
En seguida, que se colocarán en la célula de difusión, con el lado de la dermis hacia
abajo, se pone en contacto con la solución receptora. En la parte superior, región
del el estrato córneo, será añadida la formulación.
28
CAPITULO IV
RESULTADOS
IV.1 Preparación de los cristales líquidos
Los cristales líquidos son sistemas caracterizados por su transparencia
macroscópica, la Figura 10: muestra los cristales líquidos.
Figura 10 Formación de Cristales líquidos
Es posible observar un sistema transparente, homogéneo y viscoso, lo que
caracteriza un cristal líquido. Wan et al (2018) evaluaron cristales líquidos
liotrópicos para la liberación transdérmica de phytantriol. En este trabajo, los
autores comentan que los cristales líquidos son sistemas viscosos y
transparentes. Li et al (2018) indican que un cristal líquido puede ser formado
debido al aumento de la viscosidad.
IV.2 Microscopía de luz polarizada (PLM)
En un estudio de sistemas de administración de fármacos basados para el
melanoma terapia antitumoral (Balasin et al, 2015) La microscopia se utiliza
en este método para investigar e identificar muestras es decir los materiales
29
cristalinos. En su estudio demostraron que bajo la luz polarizada, se formaron
fases hexagonales y lamerales.
En un estudio de diseño y caracterización de sistemas basados en silicona y
surfactantes para la administración de fármacos tópicos. (Oyafuso, 2015)
identificaron en un fondo oscuro estructuras fibrosas o estrías, es decir fases
hexagonales demostrando así que el método de PLM es eficaz para la
identificación de cristal líquido.
La Figura 11, muestra los resultados de microscopia de luz polarizada de los
cristales líquidos sin y con dióxido de titanio.
A B
Figura 11 Microscopia de luz polarizada de los cristales líquidos. A cristal líquido sin dióxido
de titanio y B cristal líquido con dióxido de titanio.
Es posible observar la presencia de cruces de malta lo que caracteriza, la
formación de cristales líquidos de fase lamelar para el sistema sin dióxido de
titanio (Figura 11 A). La fase lamelar para los cristales liquidos también fue
observada por Baque y Murrillo (2018). Los autores desarrollaron cristales
liquidos para la incorporación del gemfibrozilo. Los resultados mostraron
cruces de malta en la microscopia de luz polarizada, con lo presentado, ellos
sugieren la formación de fase lamelar.
La adición de dióxido no cambio la estructura del sistema (Figura 11 B), debido
a la presencia de cruces de malta en la microscopia de luz polarizada. En un
artículo de revisión publicado por Balasin et al (2015), los autores discuten el
30
uso de la nanotecnología como una alternativa para el tratamiento de
melanoma. En esta revisión ellos muestran la formación de cruces de malta
en cristales líquidos, de esta manera mencionan que éstos son sistemas de
fase lamelar.
IV.3 Calorimetría diferencial de barrido (DSC)
Existen diferentes técnicas que sirven para la caracterización del
comportamiento térmico de diferentes materiales y de esta manera conocer
las propiedades fisicoquímicas de los mismos. Dentro de estas, se encuentra
la Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), que permite evaluar la capacidad
calórica, asimismo conocer la entalpia de una muestra (Venegas 2017;
Zambrano 2015). La Figura 12 muestra los resultados de los componentes
utilizados en la preparación de los cristales líquidos.
Figura 12 calorimetría diferencial de barrido (DSC)
Es posible observar que el ácido oleico presentó un pico de fusión exotérmico
(b) alrededor de -5°C, lo que indica que el material es cristalino, lo que se
sugiere que sea por la presencia de los ácidos grasos saturados. Santos
(2011) observó un pico de fusión en -5° para el ácido oleico.
31
Para el Tween 80 se observa un pico ancho endotérmico en la temperatura
de -8.43 °C. Lo que sugiere que el material es cristalino. En el dióxido de titanio
no se observa pico endotérmico debido a que es un compuesto |presenta un
punto de fusión muy elevado (1860 OC). La Figura 13 exhibe las curvas
térmicas de los cristales líquidos con y sin dióxido de titanio.
A B
Figura 13 DSC del cristal líquido y del cristal líquido + el dióxido de titanio.
Como se puede observar que los CL31 presentaron un pico de fusión en 48.42
°C. Con lo demostrado se puede sugerir la formación de un nuevo material
que también es cristalino. Los cristales líquidos son sistemas que poseen
ciertas características, con su parte líquida pueden fluir, pero a la vez poseen
un ordenamiento de corto alcance como los sólidos cristalinos (Ramos et al
,2003).
Cuando se añadió el dióxido de titanio, se observa una alteración en la
temperatura de fusión del sistema (47,60 °C). Este comportamiento puede ser
debido a la interacción del TiO2 con la matriz del sistema, ya que los cristales
presentaron menor temperatura cuando se agregó el principio activo.
IV.4 Determinación in vitro del Factor de Protección Solar (FPS)
Según Catanedo et al, (2017) en la utilidad de los filtros solares comerciales
en medicina, deben de ser capaces de proveer de amplia protección contra
los rayos ultravioletas, para ello, los protectores necesitan poseer moléculas
que absorben, reflejan o dispersan la radiación. Para determinar in vitro el
32
Factor de Protección Solar (FPS), existen algunos factores que intervienen,
tales como, la solubilidad de la muestra, la concentración, el solvente usado
para disolver el protector solar (Trujillo et al, 2014).
En el presente trabajo, para la realización de la actividad fotoprotectora in vitro,
se empleó el método de transmitancia difusa, utilizando esfera integradora
(Optometrics). Con esta técnica es posible conocer la transmitancia espectral
(que puede ser evaluada en dos longitudes de onda, siendo 290 y 400nm).
En la Tabla 7 se muestra los resultados para el factor de protección in vitro de
los cristales líquidos.
Tabla 6 Factor de protección in vitro de los cristales líquidos
MUESTRA SPF Razón
UVA/UVB UVA/PF λc
TiO2
1,01
0
1,1
392,4
CL-31+TiO2 1,06 2,54 1,14 390,7
La razón es un parámetro que determina la protección frente a radiación UVA
Tabla 7 Protección contra la radiación
PROTECION CONTRA RADIACION UVA
RAZON UVA/UVB
REPRESENTACION
DESCRIPCION
0,0 ≤ r 0,2 - baja
0,2 ≤ r 0,4 * moderada
0,4≤ r 0,6 ** buena
0,6≤ r 0,8 *** superior
0,8≤ r 0,9 **** máxima
r≥ 0,9 ***** ultra
Al analizar el dióxido de titanio por si solo se determinó que 0,0 ≤ r 0,2 siendo
el factor de protección más bajo, pero al analizarla el cristal líquido más el
33
dióxido de titanio obtuvimos una razón de 2,54 es decir r≥ 0,9 determinando
que el factor de protección solar es ultra.
Según Sánchez et al (2002) el dióxido de titanio es un filtro eficaz contra UVA-
UVB cuando se usa en cremas o productos similares, se asocia el dióxido de
titanio o el óxido de zinc para lograr potencializar la acción Foto protectora.
Nuestros resultados indican que la razón (r) del dióxido de titanio incorporado
a los cristales líquidos aumento en comparación a el dióxido de titanio por lo
que indica que este aumento de la eficacia contra los rayos UVA y los UVB.
IV.5 Microscopia de luz polarizada de la crema protectora solar
Para evaluar si la crema protectora solar cambió la estructura de los cristales
líquidos, se procedió a realizar la microscopia de luz polarizada como muestra
la Figura 14
Figura 14 Microscopia de luz polarizada de la crema protectora solar
Es posible observar la formación de cruces de malta para la crema protectora
solar, lo que indica que la misma no cambio la estructura cristalina del cristal
líquido.
IV.6 Estudios de Permeabilidad y retención cutánea in vitro
Los estudios de permeación y retención cutánea permiten evaluar la
interacción entre el fármaco con las diferentes capas de la piel y
adicionalmente predecir el paso de un fármaco hacia el torrente sanguíneo.
34
En la Figura 15 se muestra los resultados de la permeación cutánea del
dióxido de titanio y de los cristales líquidos.
Figura 15 Cristales líquidos al microscopio con luz polarizada
Es posible observar que los cristales líquidos disminuyeron la permeación del
principio activo hacia la sangre. El resultado presentado permite sugerir
algunas hipótesis. Como primer punto, es posible que la interacción entre la
matriz del CL y TiO2 dificulta la salida del activo y de esta manera disminuye
la cantidad permeada. Segundo los CL actúan como una barrera de
protección impidiendo la permeación del mismo. Tercero los CLs pueden
presentar una mayor afinidad por el estracto corneo y de esta manera
mantiene el activo en esta región. Bofill (2015) en un estudio del perfil de
seguridad en fotoprotectores discute que algunos filtros solares pueden
permear a través de la piel, alcanzar el torrente sanguíneo. Desde el punto de
vista toxicológico existe una preocupación por la absorción de estas
sustancias en la sangre, ya que pueden ser eliminadas por la orina y la leche
materna (Ortiz de Fruto, 2018).
En este sentido, el resultado presentado puede ser considerado novedoso, ya
que estos sistemas fueron capaces de reducir el transporte del principio activo
y como mostrado en la Figura 16, los CLs mantuvieron el TiO2 presente en el
estracto corneo, de esta manera se sugiere que el sistema es más eficaz que
TiO2 libre.
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10 12 14
% d
e Ti
O2
abso
rvid
o
Tiempo (h)
Muestra
TiO2
35
Figura 16 Protector solar retenido en la piel
Se observa que los CL mantuvieron el dióxido de titanio en el estracto corneo,
este resultado va de acuerdo con los resultados de permeación in vitro. En un
estudio de cristales líquidos liotrópicos Quirino, (2017) indican que el sistema
nano estructurado de cristales líquidos más el principio activo genera una
retención y liberación prolongada de la muestra en la epidermis
específicamente en el estrato corneo, dando como resultado una liberación
del 86% en 24 horas, en el ensayo in vitro realizado en la orejas de cerdo más
del 97 % del principio activo quedo retenido en la piel a diferencia de otras
presentaciones tópicas.
En un artículo de consideración de la formulación y estudio de retención
cutánea demostraron Patel et el, (2015) que los valores resultantes probaron
una retención cutánea más elevada, por lo tanto los sistemas
nanoestructurados actuaban como una especie de transportador que
favorecía.
78
80
82
84
86
88
90
92
0 2 4 6 8 10 12 14
% d
e Ti
O2
rete
nid
o
Tiempo (h)
Muestra
TiO2
36
CAPITULO 5
V.1 Conclusiones.
Fue posible diseñar un nuevo protector solar a base de cristales líquidos que
actúan como sistemas de liberación prolongada.
Se caracterizó los cristales líquidos por microscopia de luz polarizada y DSC,
los cuales mostraron la formación de cruces de malta y una interacción del
dióxido de titanio con la matriz del sistema.
Se observó que la nueva crema presenta una acción prolongada, la cual actúo
durante 12 horas, lo que indica que el protector solar presenta un amplio
margen de protección.
La crema protectora solar presenta beneficios a la población debido al menor
número de aplicaciones durante el día, además de ser un producto menos
costoso comparado a la crema convencional.
37
V.2 Recomendaciones
Se recomienda realizar estudios posteriores para determinar el factor de
protección solar.
Evaluar la toxicidad dérmica o algún tipo de alergias a determinado grupo de
la población.
38
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Anexos:
Anexo 1 crema fotoprotectora con cristales líquidos
45
Anexo 2 fotoportector comercial
46
Anexo 3 muestras recogidas en la determinación in vitro
47
Anexo 4 espectrofotografo
48
Anexo 5: Análisis de permeación y retención cutánea.
49
Anexo 6 muestra del análisis determinación del factor solar
50
Anexo 7 tejido cutáneo de la oreja del cerdo